Радиоприем и связь

Как сделать рацию для переговоров своими руками — схема, инструкция

Необходимые детали

Транзистор П416.
Резистор переменный 47 кОм.
Резистор 10 кОм.
2 конденсатора 0,022 мФ.
5 конденсаторов — 0,033 мФ, 4700 пФ, 100 пФ, 33 пФ, 51 пФ.
2 подстроечных конденсатора 4–15 пФ.
Дроссель (L2) 20–60 мкГ.
Угольный микрофон.
Высокоомные телефоны (наушники).
Телескопическая антенна
Медный провод сечением 0,5 мм — 40 см.
Батарея питания на 9–12 В
Переключатель (SA1) — 2 позиции на 2 группы контактов (можно сдвоенный тумблер).
Кусок гетинакса или текстолита для монтажной панели.
Монтажный провод.
Лист алюминия.
Выключатель питания (на схеме не показан).
Игрушечный радиопередатчик

Пошаговый монтаж рации для переговоров

Обратите внимание, что при этом нельзя дотрагиваться до катушки L1.

Схема волномера для настройки колебательных контуров передатчика и приемника представлена ниже:

Необходимо отметить, что ряд диапазонов радиочастот на территории России зарезервированы для военных нужд, поэтому работа любительских радиоустройств в данных радиочастотных диапазонах запрещается.

Видео о том, как сделать рацию своими руками на Ардуино:

Как сделать рацию своими руками — простая схема

Необходимые детали

Транзисторы: 3хП416Б и 4хМП42.
Резисторы: 2х3K, 2х160K, 2х4.7K, 22K, 36K, 100K, 120K, 270K, 6х6.8K;
Конденсаторы: 2х10МK (10В), 2х3300МK, 2х1000МK, 2х100МK, 2х6МK, 2х5–20МK, 22МK, 10МK, 0.047МK, 4х5МK (10В).
Антенна.
Микрофон, динамик.
Включатель, переключатель.
Источник постоянного тока.
2 платы текстолита.
Провода.
Проволока диаметром 0.1 мм и 0.5 мм.

Последовательность монтажа

Общая антенна для получения и отправления сигнала — A1.
Выключатель питания — SA1.
Переключатель соединяющий самодельную радиостанцию с источником тока, во время отправки сигнала к передатчику и приемнику при получении — SA2.

Количество витков:

Катушки L1 и L5 — 10 витков.
Катушка L2 — 4 витка и находится она между половинками обмотки катушки L3, содержащей 8 витков и имеющей посередине отвод проволоки.
Катушки L4 и L6 — 200 витков, 0.1 мм провода вокруг резистора МЛЕ-0.5 с мин. сопротивлением 1 Мом.

Продолжаем изготовление рации своими руками:

Размещаем детали на двух платах (одна из которых с задающим генератором, а другая — с приемником и усилителем НЧ) с одной стороны.
Соединяем их проводом в изоляции (диаметр 0.2–0.3мм) с обратной стороны.
Подключаем с помощью многожильного провода, изолированного хлорвинилом к батарее.

Алгоритм создания рации 50 мГц

Если вы приобрели готовый набор для создания рации своими руками, вам понадобится следующая схема. Названия элементов должны быть указанны на вашей плате и схеме, прилагающейся к прибору для изготовления простой рации.

Для начала займитесь установкой резисторов, сформируйте электроды этого элемента. С помощью паяльника резистор нужно припаять к плате, а торчащие электроды обрежьте кусачками. Аккуратно и внимательно установите все составляющие, опираясь на прочерченный контур на плате.

Займитесь припайкой удлиняющей катушки L 1, а затем — конденсаторов. Следующий шаг — припаивание электролитических конденсаторов. Так как они имеют определенную полярность, необходимо правильно вместить отрицательный электрод в плату.

Присоедините с помощью паяльника контурную катушку T 1 и корпуса переключающего элемента S 1. Приступите к припаиванию транзисторов, опираясь на контур, начерченный на плате. К плате нужно припаять обрезанные части электродов, оставшиеся из пункта 1. Сделайте это так, чтобы образовались перемычки J 1.

Теперь можно установить одни из главных элементов рации — антенну. Сверху нее должен располагаться маленький колпак из пластмасса, с другой стороны нужно припаять проводник, который будет сочленять антенну с платой. С помощью оставшихся кусочков от проводников прикрепите к плате выключатель S 2 и проверьте его функциональность.

Поместите клеммы в секцию для батареи. Теперь нужно припаять проводники, отвечающие за динамик и систему подачи питания. Если вы не сомневаетесь в том, что все сделали правильно, подключите к механизму батарейку и проверьте его. Готовый прибор должен издавать шипящие звуки.

Соберите вторую рацию точно так же, как и первую. Для того, чтобы приборы работали на одинаковой чистоте, снимите одну плату с крепежа. Надеемся на то, что данная подробная инструкция для создания рации своими руками помогла вам разобраться с созданием этого механизма.

Распиновка передатчика и приемника 433 МГц

Давайте посмотрим на распиновку модулей передатчика и приемника RF 433 МГц.

DATA — принимает цифровые данные для передачи.

VCC — обеспечивает питание передатчика. Это может быть любое положительное постоянное напряжение от 3,5 до 12 В. Обратите внимание, что РЧ-выход пропорционален напряжению питания, т.е. чем выше напряжение, тем больше будет дальность.

GND — минус питания.

Антенна — это разъем для внешней антенны. Как обсуждалось ранее, вам понадобится припаять кусок проволоки длинной 17,3 см к этому контакту для улучшения дальности.

DATA — выводит полученные цифровые данные. Два центральных штифта внутренне связаны между собой, поэтому вы можете использовать любой из них для вывода данных.
VCC — обеспечивает питание приемника. В отличие от передатчика, напряжение питания для приемника должно быть 5 В.
GND — минус питания.
Антенна — это разъем для внешней антенны, который часто не обозначен. Это накладка в левом нижнем углу модуля, рядом с маленькой катушкой. Опять же, можно припаять кусок провода длинной 17,3 см к этому контакту для улучшения дальности.

Телефонная рация Voxer

Еще один способ, отвечающий на вопрос «Как сделать рацию из смартфона?» — это приложение Voxer, абсолютно бесплатное для владельцев айфонов и андроидов. Передача данных через мобильный интернет или Wi-Fi тоже не принесет вам дополнительных растрат. Приложение можно назвать рацией условно — оно не предоставляет возможность разговора в реальном времени, а быстро отправляет голосовые сообщения от пользователя к пользователю.

Среди особенностей этого приложения-рации можно выделить следующие:

Возможность записать голосовое послание и сохранить его внутри программы в моменты, когда гаджет не подключен к интернету.
Воспроизведение голоса собеседника в двух- или трехкратном ускорении.
Хранение истории голосовых сообщений.
Возможность указать свое местоположение для собеседников.
Кроме режима рации это приложение можно использовать как удобный мессенджер — через него возможно передавать текстовые сообщения, видео, аудио или фотографии.

Похожим на Voxer приложением будет HeyTell. Оно также абсолютно бесплатно и работает во всех режимах передачи данных. Отличают его более гибкие настройки и наличие трех категорий конфиденциальности для ваших разговоров.

Создание рации своими руками

Подробно разберем, как сделать рацию в домашних условиях:

С помощью молотка и гвоздя сделайте проколы в днище каждой банки и стаканчика. Отверстие должно быть достаточным для того, чтобы через него прошла леска.
Пропустите леску через оба прокола. Внутри банок или стаканчиков завяжите ее объемным узлом — так, чтобы ее невозможно было вытянуть или выдернуть.
Чтобы собеседнику был слышим ваш голос, леска должна быть максимально натянута — ведь звуковые волны будут проходить через нее.
Разговор по этой импровизированной рации выглядит так: один человек говорит вовнутрь стаканчика, а другой держит свою баночку возле уха.

Описание

Радио модули с частотой 433 MHz – самый простой способ связать две Ардуины по беспроводному каналу. Чем они лучше радио 2.4 GHz, например nRF24?

Неприхотливы к питанию
Потребляют небольшой ток
Занимают один пин МК
В два раза дешевле
Выше дальность связи при той же мощности
Более высокая проникающая способность

Также на этой частоте работают пульты управления (брелоки) радио-реле и шлагбаумов, что позволяет перехватывать их команды и подменять при желании.

Модулей данного типа на китайских площадках существует несколько, продаются они парой (передатчик TX и приёмник RX), либо по отдельности.

Наборы GyverKIT до 2 партии комплектовались парой модулей как по центру на картинке выше (модель SYNxxx), со второй партии в наборах идут модули FS1000A и MX-RM-5V (слева на картинке) как более удобные для подключения и более стабильные в работе. Правые модули, несмотря на самый высокий ценник, работают хуже всех и к покупке не рекомендуются.

Ток потребления модулей:

FS1000A : передача 12 мА, холостой 10 мкА
MX-RM-5V : 3.7 мА
SYN115 : передача 14 мА, холостой 0.5 мкА
SYN480R : 4.5 мА

Для лучшего качества связи к модулям в пин ANT нужно припаять антенну длиной 17.3 см (четверть волны) в виде одножильного провода, при желании можно свернуть в спираль:

Передатчик WL102-341

Модуль передатчика WL102-341 работает на частоте 433 мГц и имеет мощность передачи более 11 дБм. Напряжение питания может варьироваться в пределах от 1.8 до 3.6 В. В режиме передачи данных, потребление при низком логическом уровне на линии DAT составляет 5 мА, при высоком 17 мА, в отключенном состоянии (низкий уровень на линии EN) потребление менее 1 мкА.

Технические характеристики WL102-341

Поддержка ASK/ООК модуляции: мощность передачи больше 11dBm;
Частота: 433.92 МГц;
Диаппазрон входного напряжения: от 1.8 В до 3.6 В;
Ток потребления: 17.0 mA;
Ток покоя: 1 uA;
Дальность передачи: до 200 м;
Скорость передачи данных: до 20 кГц;
Температурный диапазон: от -40 до +85 ° C;
Размер: 16 × 12 × 1 (мм)
Разем под внешнюю антену.

Распиновка передатчика WL102-341

Модуль передатчика WL102-341 имеет четыре вывода: «+» и «—» для подключения питания, EN — линия включение передатчика, DAT — вход для передачи данных. На данном модуле линия EN неактивна, так как на плате установлена перемычка, соединяющая 1-й вывод микросхемы (EN) с линией питания, то есть модуль постоянно работал при подаче питания. Можно отпаять перемычку, чтобы иметь возможность управления передатчиком.

Вывод/Пин	Описание
-/GND	Земля (Ground)
+/VIN	Питание (Voltage Input)
DAT	Вход для передачи данных (Data Input)
EN	Линия включение передатчика (Enable)
TOU	Антенна

Собранный радиоприемник

Ниже представлен собранный на макетной плате проект радиоприемника – возможно, не такой аккуратный, каким мог бы быть (хорошо, здесь полный бардак), но полностью рабочий. Конечно, качество его работы можно улучшить только с помощью окончательной сборки.

Макет радиоприемника на Arduino

Программное обеспечение для запуска приемника доступно для загрузки ниже. Оно снабжено комментариями и, надеюсь, легко понятно и при необходимости легко модифицируется. Основной цикл программы очень прост. Он (1) проверяет и отображает любое изменение частоты приемника и (2) проверяет, выполнено ли нажатие клавиши, и, если да, выполняет соответствующую команду. Остальная часть программы состоит из вспомогательных функций.

Я был очень впечатлен качеством приема с учетом того, что это просто макет. В FM всё очень хорошо. На средних волнах тоже всё нормально, и я смог принять довольно много сигналов на коротких волнах. Тем не менее, качество приема может быть улучшено за счет использования нормальных антенн.

Добавление дисплея

Теперь, когда у нас есть устройство ввода, нам необходима возможность отображать настройки радиоприемника. Я не смог придумать ничего лучше, чем использовать дисплей от старых мобильных телефонов Nokia 5110/3310.

Дисплей Nokia 5110/3310

При работе с этим дисплеем необходимо учитывать два важных момента. Во-первых, существует несколько разновидностей этих дисплеев, и у них могут быть разные распиновки. Вы должны проверить распиновку на своем дисплее, убедиться, что он на самом деле работает от 3,3 В, и проверить правильность подключения к Arduino Pro Mini. Во-вторых, поскольку все входы/выходы Arduino используют напряжение 3,3 В, мне не пришлось использовать понижающие резисторы, которые вы обычно видите, когда эти дисплеи используются 5-вольтовыми платами Arduino, например, Uno.

Подключение дисплея Nokia 5110/3310 к Arduino
Вывод дисплея / Назначение	Вывод Arduino или точка на схеме
1-RST	D3
2-CE	D4
3-DC	D5
4-DIN	D6
5-CLK	D7
6-VCC	Vcc (3.3v)
7-LIGHT	GND
8-GND	GND

В программе я решил использовать библиотеку LCD5110_Basic, которая быстра и очень проста в использовании.

На рисунке ниже показан заполненный данными дисплей радиоприемника.

Дисплей Nokia 5110/3310 при использовании в радиоприемнике (на скриншоте некорректно показаны единицы измерения частоты mHz, в прошивке это исправлено MHz)

Начиная с левого верхнего угла, мы показываем:

строка 1 – режим (AM/FM/SW) и номер диапазона;
строка 2 – частотный диапазон;
строка 3 – уровни громкости и баса/тембра;
строка 4 – текущая частота (МГц или кГц);
строка 1 – индикаторы стерео (только для FM) и выключения звука (если активно).

Разумеется, эта информация постоянно обновляется, чтобы показывать изменения в настройках или вводе с клавиатуры.

РАЦИЯ СВОИМИ РУКАМИ

На первый взгляд кажется проще купить пару раций и не париться с микросхемами, но с другой стороны сколько вы получите удовольствия от того что собрали рацию сами. Здесь есть где разгуляться фантазии.

Для приема и передачи используется одна общая антенна А1. Выключатель SA2 подсоединяет радиостанцию к источнику питания — во время передачи к передатчику, а при приеме к приемнику.

Катушки наматываются на каркасах из полистирола, оргстекла или картона с наружным диаметром 8мм и высотой 20мм(см рис 3). Все катушки имеют однослойную намотку виток к витку медной проволокой диаметром 0,5мм. Катушки L1 и L5 содержат по 10 витков. Катушки L2 и L3 наматываются на одном каркасе, без сердечника. L2 располагается в середине каркаса между половинками катушки L3. Она состоит из 4 витков, а катушка L3 имеет 8 витков с отводом провода от середины.

Дроссели L4 и L6 намотаны на корпусах резисторов типа МЛТ-0,5 сопротивлением не менее 1МОм. Обмотки состоят из 200 витков провода ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,1 мм и имеют индуктивность около 40 микрогенри.

Вместо микрофона можно использовать высокоомный наушник.

Примерное расположение деталей на монтажной плате показано на рис 5.

Проследите, чтобы соединительные провода были по возможности короче, а витки катушек и дросселей располагались взаимно перпендикулярно. Задающий генератор отделите от других частей радиостанции экраном из жести, соединив экран с плюсовым проводом питания.

На переднюю панель радиостанции выведена ручка конденсатора С15 для настройки приемника. На торцевой стенке корпуса располагаются переключатель SA2(прием — передача) и выключатель питания SA1. Антенна — телескопическая от радиоприемника или латунная трубка диаметром 3-5мм и длинной 900-1000мм.

RadioHead Library — универсальная библиотека для беспроводных модулей

Прежде чем мы начнем программировать, установим библиотеку RadioHead в Arduino IDE.

RadioHead — это библиотека, которая позволяет легко передавать данные между платами Arduino. Она настолько универсальна, что ее можно использовать для управления всеми видами устройств радиосвязи, включая наши модули на 433 МГц.

Библиотека RadioHead собирает наши данные, инкапсулирует их в пакет данных, который включает в себя CRC (проверку циклически избыточного кода), а затем отправляет его с необходимой преамбулой и заголовком на другую Arduino. Если данные получены правильно, принимающая плата Arduino проинформирует о наличии доступных данных и приступит к их декодированию и выполнению.

Пакет RadioHead формируется следующим образом: 36-битный поток из пар «1» и «0», называемый «обучающей преамбулой», отправляется в начале каждой передачи. Эти биты необходимы приемнику для регулировки его усиления до получения фактических данных. Затем следует 12-битный «Начальный символ», а затем фактические данные (полезная нагрузка).

Последовательность проверки или CRC добавляется в конец пакета, который пересчитывается RadioHead на стороне приемника, и если проверка CRC верна, приемное устройство получает предупреждение. Если проверка CRC не пройдена, пакет отбрасывается.

Весь пакет выглядит примерно так:

Объяснение программы для Arduino

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

Первым делом в программе нам необходимо подключить используемые библиотеки, которые можно скачать по следующим ссылкам:

nRF24 Library;
nRF24 Audio Library;
Maniaxbug RF24 Library.

В программе мы производим подключение заголовочных файлов этих библиотек.

Arduino

#include <RF24.h>
#include <SPI.h>
#include <RF24Audio.h>
#include «printf.h» // General includes for radio and audio lib

1
2
3
4

#include <RF24.h>
#include <SPI.h>
#include <RF24Audio.h>
#include «printf.h» // General includes for radio and audio lib

Далее мы произведем инициализацию объекта радио на контактах 7 и 8 платы Arduino и установим номер радиоканала равный 0. Также инициализируем кнопку PPT на контакт 3.

Arduino

RF24 radio(7,8); // Set radio up using pins 7 (CE) 8 (CS)
RF24Audio rfAudio(radio,0); // Set up the audio using the radio, and set to radio number 0
int talkButton = 3;

1
2
3

RF24radio(7,8);// Set radio up using pins 7 (CE) 8 (CS)

RF24AudiorfAudio(radio,);// Set up the audio using the radio, and set to radio number 0

inttalkButton=3;

Arduino

void setup() {
Serial.begin(115200);
printf_begin();
radio.begin();
radio.printDetails();
rfAudio.begin();
pinMode(talkButton, INPUT);//sets interrupt to check for button talk abutton press
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(talkButton), talk, CHANGE); //sets the default state for each module to receive
rfAudio.receive();
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

voidsetup(){

Serial.begin(115200);

printf_begin();

radio.begin();

radio.printDetails();

rfAudio.begin();

pinMode(talkButton,INPUT);//sets interrupt to check for button talk abutton press

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(talkButton),talk,CHANGE);//sets the default state for each module to receive

rfAudio.receive();

}

Далее мы запрограммируем функцию talk(), которая будет служить функцией обработки прерывания. При нажатии PTT кнопки будет формироваться сигнал прерывания, который будет передавать управление функции talk(), которая, в свою очередь, будет переключать нашу радиостанцию в режим передачи. При отпускании кнопки радиостанция будет снова возвращаться в режим приема.

Arduino

void talk()
{
if (digitalRead(talkButton)) rfAudio.transmit();
else rfAudio.receive();
}
void loop()
{
}

1
2
3
4
5
6
7
8

voidtalk()

{

if(digitalRead(talkButton))rfAudio.transmit();

elserfAudio.receive();

}

voidloop()

{
}

Подробно работу нашего проекта можно посмотреть на видео, приведенном в конце статьи. Примерно похожий проект радиостанций можно реализовать и на основе модулей Lora.

Во время работы наша радиостанция будет производить небольшой шум, вызванный несущей частотой модуля nRF24L01. Его можно уменьшить с помощью хорошего акустического датчика или микрофонного модуля.

Программирование Arduino

Микросхема Si в этом проекте является ведомым устройство I2C, имеющим фиксированный адрес 0x11; при этом ведущим устройством (мастером) является плата Arduino. Однако скорость обмена информацией по I2C у этой микросхемы относительно медленная: максимальная поддерживаемая скорость 50 кГц. Кроме того, во время процедуры включения питания скорость не должна превышать 10 кГц. Чтобы удовлетворить эти требования, мы должны явно установить у Arduino скорость I2C, которая, как правило, слишком велика для Si4844-A10. К счастью, благодаря большому количеству документации по функциям I2C Arduino, мы можем легко выполнить необходимые изменения.

В принципе, скорость I2C для наших целей определяется в программном обеспечении Arduino двумя переменными. Эти переменные – это и . Биты 0 и 1 управляют предделителем, который работает со значением для установки скорости I2C. Скорость (тактовая частота) передачи по I2C рассчитывается по формуле:

Частота = Тактовая частота процессора / (16 + (2 * () * (предделитель))

Arduino Pro mini 3,3В работает на частоте 8 МГц. Чтобы установить скорость I2C на 10 кГц, мы используем значение 98 и установим предделитель в значение 4 (путем установки в 1 только бита 0 ). Таким образом,

8 000 000 / (16 + (2 * 98 * 4 )) = 10 000 или 10 кГц

Чтобы установить скорость I2C на 50 кГц, мы используем значение 18 и установим предделитель в значение 4 (путем установки в 1 только бита 0 ). Таким образом,

8 000 000 / (16 + (2 * 18 * 4)) = 50 000 или 50 кГц

Для более подробной информации смотрите документацию библиотеки для Arduino. Суть в том, что мы можем выполнить изменение скорости I2C всего парой строк кода, что вы можете увидеть в тестовой программе.

Еще один важный момент, связанный с программирование, заключается в том, что нам в коде нужно использовать подпрограмму внешнего прерывания. Мы используем на Arduino, и, когда Si4844-A10 установит уровень на этом выводе в 1, выполнится простая функция, которая «привязана» к этому прерыванию. Всё, что делает эта функция, это изменяет значение переменной флага, которая может быть проверена и изменена в других частях программы. Si4844-A10 будет запускать прерывания (т.е. подавать уровень логической единицы на вывод INT) при определенных условиях, в основном в случае изменения сопротивления потенциометра настройки. Так Si4844-A10 сообщает Arduino, что вы повернули ручку настройки, и что необходимо обновить данные на дисплее.